Aplicaciones LED/OLED de alto valor añadido

LIDERA: Joaquín Campos, DM-CSIC
PARTICIPANTES:

Grupos: GDAF-UC3M, DM-CSIC, GFA-UPM, GOO-URJC, UAH
Grupos asociados: Grupo Polifluorenos Conjugados Luminiscentes, Universidad Miguel
Hernández de Elche (PFCL-UMH)
Laboratorios: Fotometría, Radiometría y Fibras Ópticas (Laboratorio II)
Empresas/Instituciones: Radiotrans, Greenlight Solutions

Con este objetivo se pretende proseguir una línea de actuación que comenzó con FACTOTEM y generó resultados interesantes en el ámbito de la transferencia tecnológica (patente en explotación, prototipos pre-industriales para homologación, contratos de investigación, proyectos UE, etc.) La participación en la misma abarcó a casi todos los grupos participantes en el consorcio por lo que puede considerarse bastante transversal y de interés casi común a todos los participantes.

Actividad 1: OLEDs en iluminación ambiental

Esta línea debe su gran impacto investigador en los últimos años no solo a su potencial eficiencia energética, sino también al carácter bidimensional de estas fuentes de luz, lo quae permite evitar los problemas asociados a la disipación térmica. Por este motivo, una de las líneas prioritarias de actuación dentro de esta actividad será el desarrollo de dispositivos para iluminación ambiental, i.e, con emisión blanca (WOLEDs). PFCL-UMH será responsable de la síntesis de materiales y GOO-URJC de la fabricación de dispositivos (ensamblaje), con la fotolitografía realizada por GFA-UPM.

Hasta el momento, se han realizado dispositivos, matrices de 7 x 7 píxeles de 4 mm2 basados en material comercial, en concreto se ha utilizado PFO (un polímero conjugado con emisión en azul) dopado con un material fosforescente, Iridio III. Estos materiales permiten obtener valores de luminancia muy altos, habiéndo llegado a las 10.000 cd/m2.
En la figura inferior podemos ver una foto del dispositivo fabricado en el grupo con uno de los píxeles luciendo en color amarillo. En la gráfica adjunta podemos ver la característica luminancia-corriente (inset) así como el espectro de emisión de dicho píxel a distintos niveles de inyección de corriente. El espectro muestra que la luz está dominada por la emisión del Ir, máximo en torno a 550 nm, y no por la del polímero utilizado (emisión entre 420 nm y 450 nm).

Actividad 2: Dispositivos para señalización

Desarrollo de dispositivos para señalización vial y/o señalización en vehículos especiales (p. e. FF SS, ambulancias, bomberos, etc.).
El uso de LEDs/OLEDs de alta eficiencia reduce el consumo del visualizador aumentando la autonomía del vehículo. Asimismo, la reducción de elementos mecánicos reduce el mantenimiento de estos sistemas visualizadores que deben ser configurables y operables de forma remota (RF, IR, etc.). Se pretende, además, desarrollar paneles de información basados en LEDs para ambientes exteriores, y específicamente para seguridad vial.
En la práctica, esta actividad se desarrolla de forma ligada con las  del objetivo 6 “Fotónica Asistencial”.

Actividad 3: Técnicas de caracterización radiométrica, fotométrica y colorimétrica para LEDs

La caracterización de LEDs como fuentes de luz, por su morfología y características de emisión (tamaño, intensidad y distribuciones espacial y espectral), no se puede realizar con las mismas técnicas que se usan para las otras fuentes de luz convencionales. Por este motivo el Grupo GOIMRO del IO-CSIC está trabajando en el desarrollo y puesta a punto de estas técnicas de medición y en el desarrollo de los patrones de medida pertinentes, de acuerdo con las recomendaciones internacionales de instituciones como la Comisión Internacional de Iluminación (CIE). Estas instalaciones serán explotadas por el Laboratorio de Fotometría, Radiometría y Fibras Ópticas del IO-CSIC (Laboratorio II) El laboratorio de Radiometría, Fotometría y Fibras Ópticas del CSIC, que como laboratorio de referencia a nivel internacional, nacional y regional, incorporará a su catálogo un servicio de calibración de magnitudes  fotométricas y colorimétricas de LEDs.

En esta actividad el grupo GIMRO participa en el proyecto europeo ENG05 “Metrology for Solid State Ligthing” junto a los Laboratorios Nacioanles de otros 14 países, proyecto financiado por la UE en el marco del European Metrologuy Research Program (EMRP) en la convocatoria de 2010. Los objetivos de este proyecto son:

-Implantar técnicas estandarizadas de medida de propiedades fotométricas de LEDS.
-Participar en una comparación entre laboratorios nacionales europeos de medidas de intensidad y flujo luminosos de LEDS.
-Estudiar la distribución espacial de la emisión de LEDS de alta potencia. Se ha completado el montaje experimental.
-Desarrollar un modelo para la estimación de la iluminancia de LEDS.

Tras la realización de dichas técnicas se propone trabajar en la definición y optimización de las propiedades de emisión, en particular distribución espectral y espacial de intensidad, que deben cumplir los LEDs para poder ser usados como patrones de referencia.

Actividad 4: Instrumentación para la caracterización de la distribución espectral y espacial

El grupo de medida de la radiación óptica (GIMRO) del DM- CSIC participa en la red temática “MAPNET” (medida de apariencia) de la Comisión Internacional de Iluminación, en el área de desarrollo de medidas físicas que den soporte a la definición del concepto de apariencia. La actividad en este campo se plasma en el desarrollo del proyecto de investigación FIS 2010-19756 que tiene como objetivo genérico el estudio de las distribuciones espaciales y espectrales de las propiedades ópticas de emisores primarios (LEDs) y secundarios.
Con ese objetivo se ha construido y caracterizado un gonio-espectrofotómetro para la medida de la BSDF de objetos y la distribución especial de emisores primarios como LEDS en el intervalo espectral 380 nm a 780 nm. Tiene características únicas como medir la retro-reflexión real y realizar medidas absolutas de BSDF.
La aparición de LEDs ha reactivado la necesidad de desarrollar instrumentos de medida para cantidades de luz del rango mesópico y se ha empezado a trabajar en el diseño de un instrumento para ete tipo de medida también. El problema fundamental es que la curva de eficiencia luminosa en este intervalo no es constante, sino función de la cantidad de luz.
Por otra parte, se está trabajando en el desarrollo de instrumentos compactos y métodos de medida que puedan contribuir a mejorar la calibración de equipos de uso común, como los espectrofotómetros, o los espectrorradiómetros. En esta línea se está en contacto con la empresa Greenlight Solutions que está interesada el desarrollo de los prototipos y en el estudio de la comercialización de las soluciones que se alcancen. Se propone desarrollo de un dispositivo basado en el método de adición de estímulos para medir la exactitud fotométrica, como alternativa al de doble apertura existente, o un dispositivo láser de alineamiento para bancos ópticos

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